直流系统绝缘在线监测装置，属于电力系统领域，本发明专利技术为解决现有直流系统绝缘在线监测技术存在的问题。本发明专利技术包括中央处理单元、母线检测单元、显示报警单元和m个馈线漏电流采集单元，母线检测单元采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元的母线电压信号传输端与中央处理单元的母线电压信号传输端相连；每个馈线漏电流采集单元采集n条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元的馈线接地漏电流信号传输端相连；中央处理单元的报警显示信号传输端与显示报警单元的报警显示信号传输端相连。
【技术实现步骤摘要】
直流系统绝缘在线监测装置
本专利技术涉及直流系统绝缘在线监测装置，属于电力系统领域。
技术介绍
应用于发电厂、变电站、换流站的直流系统，是电力系统中保障监控装置正常运行的电源系统。直流系统主要为信号装置、控制装置和继电保护装置等直流负载提供不间断供电电源，因此电力系统的安全、可靠、高效运行直接受制于直流系统工作状况的好坏。直流接地是直流系统的常见故障，直流接地可能造成负载装置的误操作，进而引发更为严重的事故，所以在线监测直流系统的故障状态具有重要的意义。同时完备的直流系统故障监测机制减少了 25?50%的年维修费用，因直流系统故障而停电的时间减少了 75%。由此可见，对直流系统故障进行在线监测可带来巨大的社会效益和经济效益。图1所示的是电压等级为500kV的变电站内的DC220V直流系统的模型图，正常工作状态下，由高频开关充电装置将380V三相交流电整流成220V直流电，直接给直流母线上的各馈线支路提供工作电源，同时对处于浮充状态的蓄电池组进行补充充电，弥补蓄电池组因为浮充状态损失的电能。但是如果高频开关充电装置发生供电故障时，蓄电池组转换为正常放电状态，给直流负载供电，以保障直流系统的不间断供电。在该直流系统中，母线由两段母线组成，两段母线可通过母线联合器连接成一段母线。每段母线上都挂载了 一个充电机、一个蓄电池组和一个绝缘在线监测装置，备用充电机可通过闭锁开关与两段母线连接进行供电。蓄电池组采用单体电池标称电压为2V的阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)，由于直流系统的母线电压为直流系统标称电压220V的1.05倍，需要102?108只单体电池提供231V的直流母线电压[8]。每段母线可挂载几十条馈线支路，每条馈线支路上安装传感器(CT)测量该馈线的接地漏电流，绝缘在线监测装置收集每个传感器的漏电流信息，监测各馈线的绝缘状态。直流系统绝缘在线监测常用的方法，平衡电桥法、切换电桥法、低频小信号检测法和直流漏电流检测法。但以上四种监测方法都存在各自的问题，具体分析如下:平衡电桥法是一种传统的母线接地检测方法，但存在检测死区。切换电桥法需要找出切换电桥的合理判据，不能为了找出还未发生的接地故障，而不停地去切换电桥，因此需要找出切换电桥的合理判据。这增加了使用难度。低频小信号检测法在使用时，注入的低频小信号会经过馈线的对地寄生电容形成回路，造成装置的漏报或误报直流系统接地故障。直流漏电流检测法使用的直流漏电流传感器，该传感器在复杂电磁环境下暴露出来的温漂和零漂问题影响了馈线对地绝缘电阻的精确测量。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有直流系统绝缘在线监测技术存在的问题，提供了一种直流系统绝缘在线监测装置。本专利技术所述直流系统绝缘在线监测装置，它包括中央处理单元、母线检测单元、显示报警单元和m个馈线漏电流采集单元，母线检测单元采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元的母线电压信号传输端与中央处理单元的母线电压信号传输端相连；每个馈线漏电流采集单元采集η条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元的馈线接地漏电流信号传输端相连；中央处理单元的报警显示信号传输端与显示报警单元的报警显示信号传输端相连。本专利技术的优点:本专利技术对现有绝缘在线监测装置和原理的分析，提出了一种母线和支路接地检测相结合，平衡电桥与切换电桥相补充，兼顾交流混入检测的改进型绝缘在线监测方案。利用母线检测单元和馈线漏电流采集单元检测母线电压和各馈线漏电流，由主控制器综合处理分析，计算母线和各馈线的对地绝缘电阻，快速定位接地故障点，并进行报警与显示。【附图说明】图1是电压等级为500kV的变电站内的DC220V直流系统的模型图；图中a表示馈线.-^4 ，图2是本专利技术所述直流系统绝缘在线监测装置的结构示意图；图3是电桥电路图；图4是形低通滤波器的电路图；图5是直流正负母线对地电压采样电路图；图6是馈线漏电流采集单元的原理框图；图7是信号处理电路。【具体实施方式】【具体实施方式】一:下面结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述直流系统绝缘在线监测装置，如图2所示，它包括中央处理单元1、母线检测单元2、显示报警单元4和m个馈线漏电流采集单元5,母线检测单元2采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元2的母线电压信号传输端与中央处理单元I的母线电压信号传输端相连；每个馈线漏电流采集单元5采集η条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元5的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元I的馈线接地漏电流信号传输端相连 ；中央处理单元I的报警显示信号传输端与显示报警单元4的报警显示信号传输端相连。图2中CTpCTy……CTn指的是η个直流漏电流传感器，中央处理单元I的主控制器采用型号为STM32F103VET6的ARM处理器来实现。母线检测单元2包括电桥电路、直流母线电压采样电路和交流混入电压测量电路；电桥电路用于检测直流母线间电压；直流母线电压采样电路用于检测正负母线对地电压；交流混入电压测量电路用于检测交流混入电压。本实施方式给出一种如图3所示的电桥电路，依次切换开关Sp S2，得到母线与地连接的两种状态，测量这两种状态下的母线对地电压，即可计算出母线对地绝缘电阻。显然切换电桥法可以完成母线不同种接地情况的检测，但是不停地切换电桥使得母线对地电压被拉偏，当母线对地电压偏移较大时，保护继电器跳闸，引起直流系统故障。电桥控制开关使用AQW214光耦隔离开关，其隔离电压达400V，利用N沟道场效应管BSP297对其进行驱动。直流母线电压采样电路包括对称π形低通滤波器、电压处理电路、前级RC低通滤波器、隔离放大器、后级电压跟随器、后级RC低通滤波器。直流系统配电电缆较长，继电保护装置动作时引入的噪声会影响直流母线电压采样的精度，因此使用对称η形低通滤波器滤除其中的简正模噪声，如图4所示。本实施方式给出了如图5所示的直流母线电压采样电路，正母线对地电压Uz采样使用电阻分压网络将O?330V输入电压缩小101倍；而负母线对地电压Uf采样使用反相比例运算放大电路将-330?O输入电压缩小了 -100倍。交流混入一般是交流电源线直接与直流母线搭接，与地形成回路，所以在正母线与地、地与负母线之间并接单相交流电压变送器HAV-T2，隔离测量25Hz?5kHz的O?450V交流电压，测量准确度为±0.2%，输出为4-20mA的电流信号，电流信号转化为O?3V的电压信号后，经电压跟随器和RC低通滤波器送入AD进行采样。HAV-T2的绝缘电阻大于100ΜΩ，不会对电桥电路参数产生任何影响。根据直流系统设计规范，交流混入电压超过10V，即应报交流混入故障。馈线漏电流采集单元5包括信号处理电路5-1、A/D采样电路5_2和采样控制器5-3，信号处理电路5-1接收η个直流漏电流传感器检测到的馈线接地漏电流信号，信号处理电路5-1的馈线接地漏电流信号输出端与A/D采样电路5-2的模拟信号输入端相连，A/D采样电路5-2的数字信号输出端与采样控制器5-3的馈线接地漏电流信号输入端相连，采样控制器5-3连接RS48本文档来自技高网...
【技术保护点】
直流系统绝缘在线监测装置，其特征在于，它包括中央处理单元（1）、母线检测单元（2）、显示报警单元（4）和m个馈线漏电流采集单元（5），母线检测单元（2）采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元（2）的母线电压信号传输端与中央处理单元（1）的母线电压信号传输端相连；每个馈线漏电流采集单元（5）采集n条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元（5）的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元（1）的馈线接地漏电流信号传输端相连；中央处理单元（1）的报警显示信号传输端与显示报警单元（4）的报警显示信号传输端相连。
【技术特征摘要】
1.直流系统绝缘在线监测装置，其特征在于，它包括中央处理单元(I)、母线检测单元(2 )、显示报警单元(4 )和m个馈线漏电流采集单元(5 )， 母线检测单元(2 )采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元(2)的母线电压信号传输端与中央处理单元(I)的母线电压信号传输端相连； 每个馈线漏电流采集单元(5 )采集η条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元(5)的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元(I)的馈线接地漏电流信号传输端相连； 中央处理单元(I)的报警显示信号传输端与显示报警单元(4)的报警显示信号传输端相连。2.根据权利要求1所述直流系统绝缘在线监测装置，其特征在于，它还包括通讯单元(3)，中央处理单元(I)通过通讯单元(3)进行通讯。3.根据权利要求1所述直流系统绝缘在线监测装置，其特征在于，中央处理单元(I)的主控制器采用型号为STM32F103VET6的ARM处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：于培永，王立欣，侯玉江，蔡南，阳薇，景伟，杨会民，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网黑龙江省电力有限公司检修公司，于培永，王立欣，
类型：发明
国别省市：
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